Jongwoo Ahn;Hanshin Seol;Hongseok Jeong;Youngha Park;Sanghwan Kim;Jungil Han
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.61
no.3
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pp.161-169
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2024
In order to investigate cavitation performance for the azimuth thruster in Large Cavitation Tunnel (LCT), the cavitation test apparatus was designed and manufactured. Generally the model scale is determined by the pod dynamometer with about 70mm diameter. Recently as ships with azimuth thruster have become bigger, the problem of the model ship installation was occurred. The model ship with pod dynamometer couldn't be installed in the LCT test section. The cavitation test apparatus and technique which can conduct the cavitation test without pod dynamometer were developed. The cavitation tests were conducted in torque identity method instead of thrust identity method. The target ship with azimuth thruster is 18K LNG bunkering vessel. As the full-scale ship test was conducted, the model cavitation tests were conducted at the same operating conditions. The fluctuating pressure levels of the full-scale ship were compared to those of the model tests. Another model cavitation test was conducted in the foreign institute and the cavitation observation results were compared to those of LCT. Through the comparison with the existing results, it is thought that the cavitation test for the azimuth thruster can be conducted in torque identity method.
A performance test facility for turbopump inducer cavitation was developed and the inducer cavitation performance tests were performed. Major components of the performance test facility are driving unit, test section, piping, water tank, and data acquisition and control system. The maximum of testing capability of this facility are as follows: flow rate - 30kg/s; pressure - 13 bar; rotational speed 10,000rpm. This cavitation test facility is characterized by the booster pump installed at the outlet of the pump that extends the flow rate range, and by the pressure control system that makes the line pressure down to vapor pressure. The vacuum pump is used for removing the dissolved air in the water as well as the line pressure. Performance tests were carried out and preliminary data of test model inducer were obtained. The cavitation performance test and cavitation bubble flow visualization were also made. This facility is originally designed for turbopump inducer performance test and cavitation test. However it can be applied to the pump impeller performance test in the future with little modification.
Journal of Fisheries and Marine Sciences Education
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v.10
no.2
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pp.226-238
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1998
With the advent of high speed and high output diesel engines, cavitation erosion-corrosion of wet cylinder liners is one of the most prevalent types of failure. The cavitation erosion-corrosion at cylinder liners in water cooled diesel engines is considered to be to the collapse of cavitation bubbles attributed to the cylinder liner vibration. To suppress cavitation damage in cylinder liner, the addition of an inhibitor would be more general method and innovations such as the improvement in the geometric design of the equipment or the selection of suitably resistant construction materials are necessary. In this study, photomicrographs from vibratory facility cavitation specimens and from an eroded liner of a field diesel engine are compared. The behavior of cavitation bubbles grown in fluid is observed under vibration conditions by taking direct photographs with high speed camera. In order to determine the contributions of pure cavitation erosion and of pure corrosion to the total cavitation damage are be studied by following an experimental programme which includes three types of test: (1)pure cavitation erosion test, (2)pure corrosion test, and (1)cavitation erosion-corrosion test. Also cavitation damage under vibratory cavitation is reduced by using flow in tap water.
In this paper, to investigate the cavitation erosion phenomenon on the ship propeller, the correlation between the propeller noise and the cavitation intensity was analyzed. Cavitation erosion is closely related to cavitation collapsing intensity, which can be defined as the frequency and intensity of cavitation collapse. The pressure wave generated by cavitation collapse appears as a continuous acoustic pulse and this result is analyzed with the cavitation behavior to determine the relationship of the propeller noise to cavitation collapse intensity. This technique is applied to the propeller erosion test using the inclined shaft propeller model.
The turbopump inducer cavitation is very important for the success of a liquid rocket engine. In this study, the performance test and cavitation performance test were carried out at various rotational speeds with two inducers of different diameter. The rotational speed was varied by 4000, 6000, and 8000 rpm, and the size effect was tested for the normal inducer and twice-enlarged one. The hydraulic performance results showed that the similarity was satisfied over the entire test range of the present study. The blade thickness effect was examined and showed that the increased blade thickness resulted in decreased efficiency and worse cavitation performance for the large tip clearance. The cavitation performance test results showed that the breakdown NPSH increased as the flow coefficient, and was not affected by the rotational speed.
The turbopump inducer cavitation is very important for the success of a Liquid rocket engine. In this study the performance test and cavitation performance test were carried out at various rotational speed with two different diameter inducers. The rotational speed were varied 4000, 6000, 8000 rpm and the variation to the diameter of an inducer were taken as design size and 2 times enlarged size. The major results of the present study were as follows. 1. The hydraulic performance results showed that the similarity was met over the entire test range of the present study. 2. The blade thickness effect was examined and showed that the increased blade thickness resulted in decreased efficiency and worse cavitation performance for large tip clearance. 3. The cavitation performance test results showed that the breakdown NPSH increases as the flow coefficient and does not affected by the rotational speed.
Cavitation corrosion in many industrial plants has recently become a serious issue. Cavitation corrosion has generally been investigated using a vibratory method based on ASTM G32 standard, and the test can be divided into direct cavitation and indirect cavitation. Cavitation corrosion test uses the vibration frequency of the horn of 20 kHz with constant peak-to-peak displacement amplitude. In this work, the peak-to-peak amplitude was controlled from 15 ㎛ to 85 ㎛, and electrochemical measurements were obtained during indirect cavitation. The relationship between cavitation corrosion rate and electrochemical properties was discussed. Corrosion steps of carbon steel at the initial stage under cavitation condition in 3.5 % NaCl can be proposed. When the cavitation strength is relatively low, corrosion of the steel is more affected by the electrochemical process than by the mechanical process; but when the cavitation strength is relatively high, corrosion of the steel is affected more by the mechanical process than by the electrochemical process. This work confirmed that the critical ultrasonic amplitude of 0.42 %C carbon steel is 53.8 ㎛, and when the amplitude is less than 53.8 ㎛, the corrosion effect during the cavitation corrosion process is higher than the mechanical effect.
Turbopumps for liquid rocket engines are exposed to various cavitation instabilities under their operating conditions. The instabilities affect the stability of the turbopumps. To make sure of the stability of the turbopump of KSLV-II, the present work examined the characteristics of the cavitation instabilities during the turbopump assembly test. In the test, the LOx pump was operated under super-synchronous rotating cavitation and attached to uneven cavitation. In the vibration analysis of the fuel pump, the characteristic frequency by the super-synchronous cavitation of the LOx pump was clearly shown.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.1
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pp.140-149
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2011
For a certain operating point of a horizontal shaft bulb turbine (i.e. volume flow, net head, blade angle, guide vane angle) the efficiency for different pressure levels (i.e. different Thoma-coefficient ${\sigma}$) is calculated using a commercial Computational Fluid Dynamics (CFD-)-code including two-phase flow and a cavitation model. The results are compared with experimental results achieved at a closed loop test rig for model turbines. The comparison of the experimentally and numerically obtained efficiency and the visual impression of the cavitation show a good agreement. Especially the drop in efficiency is calculated with satisfying accuracy. This drop in efficiency in combination with the visual impression is of high practical importance since it contributes to determine the admissible cavitation in a bulb-turbine. It is seen that the incipient cavitation in Kaplan type turbines has no major importance in determing this admissible amount of cavitation.
Austenitic stainless steels such as AISI 316L have been used in equipment in which fluid flows at high speeds which can induce cavitation erosion on metallic surfaces due to the collapse of cavities, where the collapse is caused by the sudden change of local pressure within the liquid. Usually AISI 316L is susceptible to cavitation erosion. This research focuses on developing a better material to replace the AISI 316L used in equipment with high speed fluid flow, such as impellers. The effects of Rare Earth Metal (REM) additions on the cavitation erosion-corrosion resistance of duplex stainless steels were studied using metallographic examination, the potentiodynamic anodic polarization test, the tensile test, the X-ray diffraction test and the ultrasonic cavitation erosion test. The experimental alloys were found to have superior mechanical properties due to interstitial solid solution strengthening, by adding high nitrogen (0,4%), as well as by the refinement of phases and grains induced by fine REM oxides and oxy-sulfides. Corrosion resistance decreases in a gentle gradient as the REM content increases. However, REM containing alloys show superior corrosion resistance compared with that of other commercial alloys (SAF 2507, AISI 316L). Owing to their excellent mechanical properties and corrosion resistance, the alloys containing REM have high cavitation erosion-corrosion resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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